فارز ضوئي بطول شعرة ✎ سريع

الأصل: "Broadband silicon polarization beam splitter based on Floquet engineering"
arXiv:2601.11955 · 2026-01-17 · arXiv non-exclusive · تحليل مستقل · 1 دقيقة
مسار سيليكوني بطول 20 ميكرومتر يفصل أشعة ذات استقطابات مختلفة دون خسائر تذكر.

حزمتا ضوء تجريان جنبًا إلى جنب على مسارات سيليكونية أعرض من شعرة الإنسان. إحداهما تهتز لأعلى ولأسفل، والأخرى لليسار ولليمين. المهمة هي فصلهما إلى مخارج مختلفة دون فقدان أي قدرة. لتحقيق ذلك، صمم المهندسون جهازًا طوله 20 ميكرومترًا فقط، أي حوالي ربع سمك ورقة.

السر يكمن في التغيير الدوري لعرض الموجّهات الضوئية. الضوء في مثل هذا "اللوح المموج" يتصرف بشكل مختلف اعتمادًا على الاستقطاب. الموجات ذات اتجاه اهتزاز واحد لا تنتقل تقريبًا من مسار إلى آخر، بينما تنتقل الموجات ذات الاتجاه الآخر بالكامل. هكذا تنفصل الحزمتان، مثل الركاب عند البوابة الدوارة: أحدهما يمر مباشرة، والآخر ينعطف إلى الممر الجانبي.

عند الطول الموجي 1550 نانومترًا، بلغت الخسائر 0.15 ديسيبل فقط لنوع واحد من الحزم، و1.2 ديسيبل للنوع الآخر. الأمر كما لو أن أقل من ثلاثة فوتونات من أصل مئة تضيع.

هذه الفواصل ضرورية في الرقاقات الضوئية، حيث تُنقل المعلومات بالضوء بدلًا من الكهرباء. كلما قلت الخسائر واتسع نطاق التشغيل، زادت كمية البيانات التي يمكن تمريرها عبر قناة واحدة. يعمل الجهاز من 1483 إلى 1620 نانومترًا، وهو تقريبًا النطاق الكامل الذي تستخدمه ليزرات الاتصالات.

المسار السيليكوني بطول 20 ميكرومترًا يحل محل المنشورات الضخمة ومرشحات الاستقطاب. وقد طُبع بالفعل على معدات قياسية للإلكترونيات الدقيقة، مما يعني إمكانية دمجه في الرقاقات على نطاق واسع وبتكلفة منخفضة.

يبلغ متوسط سمك شعرة الإنسان حوالي 80 ميكرومترًا، لذا فإن بنية الفاصل بأكملها أنحف بأربع مرات من الشعرة.

العلماء
David DeutschErwin SchrödingerJohn Stewart BellLouis de BroglieLov GroverPaul Benioff
المفاهيم
سيمنز لكل متر مقسم شعاع تقنيات التحكم في الاستقطاب